(57)【要約】【課題】  全体のサイズを大きくすることなく、冷却能力を向上させることができ、かつ、プロジェクター以外の装置にも適用することができる汎用の冷却装置及び冷却システムを提供すること。【解決手段】  冷却装置１００は、通風路を形成するダクト１０と、このダクトの排気側の開口端に設けられ、通風路内に空気流を発生させるファン２０とを備えている。ヒートシンク１１は、通風路内に互いに平行な複数の板状のフィン１１ｂ、１１ｂ、・・・を備え、導流体１２は、通風路内に互いに平行な複数の導流板１２ｂ、１２ｂ、・・・を備えている。各フィン１１ｂは、外壁部１１ａから垂直に立ち上げられ、各導流板１２ｂは、外壁部１２ａから垂直に立ち上げられ、各導流板１２ｂがフィン１１ｂの間の空間に位置するように配置されている。導流板１２ｂは、導流板１２ｂに対して垂直な方向から見ると翼断面形状を有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風路を形成するダクトと、
該ダクトの少なくとも一方の開口端に設けられ、通風路内に空気流を発生させるファンと、
該ダクトの一方の側面に位置し、互いに平行な複数の板状のフィンを有するヒートシンクと、
該ダクトの他方の側面に位置し、前記ヒートシンクの各フィンの間に位置する複数の導流板を有し、前記通風路の中間部で空気流を前記ヒートシンク側の側面に導く導流体とを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記導流体の各導流板は、該導流板に対して垂直な方向から見て翼断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクと発熱体とがヒートパイプにより熱的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の冷却装置を前記ヒートシンク側の側面を突き合わせた状態で一対設け、この一対の冷却装置の間で通風路の断面積が最も狭くなる位置にペルチェ素子を挟み込んだことを特徴とする冷却システム。
【請求項５】
前記一対の冷却装置のうち、第１の冷却装置は、発熱体を格納した空間内に配置され、第２の冷却装置は、前記空間外に配置され、前記ペルチェ素子は、前記第１の冷却装置側が低温、前記第２の冷却装置側が高温となるよう配置されていることを特徴とする請求項４に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターの保護ケースの内部やコンピュータ機器の発熱体を冷却する冷却装置、及びこれを用いた冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに設けられた投影用のランプやコンピュータのＣＰＵは、発熱量が大きいため、これらの装置には、装置内の温度が過度に上昇しないように冷却装置を設ける必要がある。プロジェクター用の冷却装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される冷却装置は、ランプにヒートシンクを装着し、ファンの回転により外気を取り入れてランプに吹き付け、高温の空気を排気口から排出するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０３１５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された冷却装置は、全体のサイズが大きく、かつ、プロジェクター用に特化した構成である。一般に、ダクト内にヒートシンクを設け、ダクトの一方の開口にファンを設けて構成される冷却装置では、冷却能力を向上させようとすると、ヒートシンクの容量、あるいはファンの能力の少なくとも一方を向上させる必要があり、装置が大型化し、コストも上昇するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、全体のサイズを大きくすることなく、冷却能力を向上させることができ、かつ、プロジェクター以外の装置にも適用することができる汎用の冷却装置及び冷却システムを提供することを目的(課題)とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１にかかる冷却装置は、上記の目的を達成させるため、通風路を形成するダクトと、ダクトの少なくとも一方の開口端に設けられ、通風路内に空気流を発生させるファンと、ダクトの一方の側面に位置し、互いに平行な複数の板状のフィンを有するヒートシンクと、ダクトの他方の側面に位置し、ヒートシンクの各フィンの間に位置する複数の導流板を有し、通風路の中間部で空気流をヒートシンク側の側面に導く導流体とを備えることを特徴とする。
【０００７】
導流体の各導流板は、請求項２に記載のように導流板に対して垂直な方向から見て翼断面形状に形成することが望ましい。ヒートシンクは、発熱体に直接接続されてもよいが、請求項３に記載のようにヒートパイプにより熱的に接続されてもよい。
【０００８】
一方、本発明の請求項４にかかる冷却システムは、請求項１または２に記載の冷却装置をヒートシンク側の側面を突き合わせた状態で一対設け、この一対の冷却装置の間で、通風路の断面積が最も狭くなる位置にペルチェ素子を挟み込んだことを特徴とする。
この場合、請求項５に記載のように、第１の冷却装置を発熱体を格納した空間内に配置し、第２の冷却装置を空間外に配置し、ペルチェ素子を、第１の冷却装置側が低温、第２の冷却装置側が高温となるよう配置してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本願請求項１の冷却装置によれば、導流体を設けることにより、通風路の中間部で通風路の断面積が狭められるため、空気流がヒートシンク側に集中して流速が上昇し、この部分での冷却能力を高めることができる。したがって、空気流が集中する部分に対応する位置でヒートシンクに発熱体を熱的に接続することにより、発熱体で発生した熱を導流体がない場合より多く奪うことができる。また、ヒートシンクの容量やファンの能力を変更することなく冷却能力を高めることができる。さらに、冷却装置として独立した構成であるため、特定の用途に限定されることなく、多様な機器に適用可能である。
【００１０】
請求項２のように導流板の形状を翼断面形状とした場合には、空気流を乱さずに通風路の断面積を上流から下流に向けて漸次変化させることができる。
【００１１】
請求項３のように発熱体とヒートシンクとをヒートパイプにより接続した場合には、冷却装置と発熱体との位置関係を自由に設定することができる。
【００１２】
一方、請求項４の冷却システムによれば、一対の冷却装置を組にして、これらの冷却装置の間にペルチェ素子を挟み込むことにより、ペルチェ素子の低温側に接続された冷却装置の能力を高めると共に、吸収された熱をペルチェ素子の高温側に接続された冷却装置により発散させることができる。
【００１３】
請求項４の冷却システムは、例えば請求項５のように配置して利用される。請求項５の構成によれば、発熱体により熱せられた空間内の空気を第１の冷却装置により冷却し、奪った熱をペルチェ素子を介して第２の冷却装置により発散させることにより、空間内の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる冷却装置及び冷却システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図１１は本実施の形態の冷却装置を直方体状の発熱体に適用した例を示し、図１２及び図１３は本実施の形態の冷却装置をコンピュータに適用した例、図１４〜図１７は本実施の形態の冷却システムをプロジェクターに適用した例を示す。
【００１５】
最初に、図１〜図１１に基づいて実施の形態にかかる冷却装置１００の基本構成について説明する。図１は冷却装置の平面図、図２は正面図、図３は図２を図中左側から見た側面図、図４は図３のIV-IV線に沿う断面図、図５〜図１１は、それぞれ図１のV-V線〜XI-XI線に沿う断面図である。
【００１６】
実施の形態の冷却装置１００は、図１〜図３に示すように、発熱体１に接続されたほぼ直方体形状を呈している。冷却装置１００は、通風路を形成するダクト１０と、このダクト１０の排気側の開口端に設けられ、通風路内に空気流を発生させるファン２０とを備えている。ダクト１０は、アルミ押し出し加工等で製造された金属製のヒートシンク１１の外壁部１１ａと、プラスチック製の導流体１２の外壁部１２ａとを接合して構成されている。すなわち、ヒートシンク１１がダクト１０の一方の側面に位置し、導流体１２がダクト１０の他方の側面に位置している。発熱体１は、ヒートシンク１１の外面の中間位置に接続されている。
【００１７】
図３に示すように、ヒートシンク１１は、通風路内に互いに平行な複数の板状のフィン１１ｂ、１１ｂ、・・・を備え、導流体１２は、通風路内に互いに平行な複数の導流板１２ｂ、１２ｂ、・・・を備えている。各フィン１１ｂは、外壁部１１ａから垂直に立ち上げられ、各導流板１２ｂは、外壁部１２ａから垂直に立ち上げられ、各導流板１２ｂがフィン１１ｂの間の空間に位置するように、すなわち、互い違いに噛み合うように配置されている。
【００１８】
フィン１１ｂは、全て同一形状であり、フィン１１ｂに垂直な方向から見ると、図４に示されるように長方形である。一方、導流板１２ｂも、全て同一形状であり、導流板１２ｂに対して垂直な方向から見ると、図４に示されるような翼断面形状を有している。フィン１１ｂは、発熱体１で発生した熱を通風路内を通過する空気流に吸収させて発散する機能を持ち、各導流板１２ｂは、通風路の中間部で空気流をヒートシンク１１側の側面に導く作用を持つ。
【００１９】
導流板１２ｂは、図１のV-V線〜XI-XI線の各線に沿う断面図である図５〜図１１に示すように、通風路の断面積を漸次変化させている。すなわち、通風路の下流側から順に見ると、最も下流側では、図５に示すように導流板１２ｂの幅は狭く、通風路の断面積は大きい。中間部に向かうに従い、図６、図７に示すように導流板１２ｂの幅が徐々に大きくなり、通風路の断面積は徐々に小さくなる。中間部では、図８に示すように導流板１２ｂの幅が最大となり、通風路の断面積は最小となる。中間部より上流側に進むと、図９、図１０に示すように導流板１２ｂの幅が徐々に小さくなり、最も上流側では図１１に示すように導流板の幅は狭く、断面積は大きくなる。
【００２０】
上記の構成でファン２０を作動させると、ダクト１０の図１中左側から空気が吸い込まれ、ダクト内を通って図中右側から吐出される。ダクト１０内の空気は、図４に矢印で示すように、吸入側から中間部に向けてヒートシンク１１側に集められ、流速を増し、最大速で中間部を通過した後に拡散し、ファン２０を介して外部に吐出される。
【００２１】
したがって、ヒートシンク１１の中間部が最も多くの熱量を奪うことができ、この部分に発熱体１を接続することにより、効果的な放熱が可能となる。また、導流板１２ｂが翼断面形状であるため、圧力損失や風きり音の発生を防ぐことができる。導流板１２ｂの形状は、翼断面に限られず、空気をスムースに導くことができる形状であればよい。
なお、ファン２０は、上記の例のようにダクト１０の一方側の開口に設けてもよいし、両側の開口に設けてもよい。
【００２２】
次に、本実施の形態にかかる冷却装置１００をコンピュータに適用した例を、図１２及び図１３に基づいて説明する。図１２は適用例のコンピュータのケース内部を示す斜視図、図１３は同コンピュータの横断面図である。
【００２３】
コンピュータ２００のケース２１０内の一方のサイドには、冷却装置１００が配置され、他方のサイドには回路基板２２０が設けられている。ケース２１０には、網状のカバーで覆われた吸気口２１１及び排気口２１２が形成されている。コンピュータ２００内で最も発熱量の大きいＣＰＵ２２１には、ＣＰＵヒートシンク２２２が取り付けられ、このＣＰＵヒートシンク２２２と冷却装置１００のヒートシンク１１とがヒートパイプ２２３により熱的に接続されている。
【００２４】
冷却装置１００の構成は、図１〜図１１に示した例と同一であり、図１３に示すように、ヒートシンク１１の各フィン１１ｂ間に導流体１２の導流板１２ｂが設けられている。ファン２０を回転させると、図１３に矢印で示したように吸気口２１１から吸入された空気がダクト１０内を流れ、通風路の断面積が最小となる中間部で流速が最大となり、その後拡散してファン２０を介して排気口２１２から排出される。
【００２５】
ヒートパイプ２２３を冷却装置１００のヒートシンク１１の中間部(ダクト内の空気流速が最大となる部位)に接続することにより、ＣＰＵ２２１により発生した熱を効果的に発散させることができる。また、発熱体であるＣＰＵ２２１とヒートシンク１１とをヒートパイプ２２３により接続することにより、冷却装置１００と発熱体との位置関係を自由に設定することができる。さらに、回路基板２２０が設けられた空間内に外気を流通させる必要がないため、この空間を密閉することにより、埃、煙、オイルミスト、水分、汚染された雰囲気内でも電子回路に影響を与えずに使用することができる。
【００２６】
次に、本実施の形態の冷却システムをプロジェクターに適用した例につき、図１４〜図１７に基づいて説明する。図１４は適用例であるプロジェクターの外観を示す斜視図、図１５は同プロジェクターのケース内部を示す斜視図、図１６は同プロジェクターのケース内部を示す平面図、図１７は同プロジェクターの断面図である。
【００２７】
プロジェクター３００は、箱状のケース３１０を備え、このケース３１０の前面には、図１４に示すように、投影光が通るカバーガラス３１１と、冷却装置の排気が排出される排気口３１２とが形成されている。
【００２８】
ケース３１０内に設けられた冷却システムは、図１５及び図１６に示すように、ヒートシンク側の側面を突き合わせた状態で設けられた第１、第２の冷却装置１００Ａ、１００Ｂと、これらの間に挟み込まれて配置されたペルチェ素子１５０とから構成されている。ペルチェ素子１５０は、駆動時に第１の冷却装置１００Ａ側が低温、第２の冷却装置１００Ｂ側が高温となるよう配置されている。
【００２９】
ケース３１０内には、隔壁３２０が形成され、隔壁３２０を境として組立時に密閉空間となるサイドには、キセノンランプ等の光源と液晶パネル、偏光板、投影レンズ等を備えるプロジェクター本体３３０と、第１の冷却装置１００Ａとが設けられている。第２の冷却装置１００Ｂは、隔壁３２０を境として組立時にも外気と連通するサイドに設けられている。このサイドには、第２の冷却装置１００Ｂの吸気側に吸気口３１３が形成され、排気側に排気口３１２が形成されている。
【００３０】
各冷却装置１００Ａ、１００Ｂの内部構造は、図１〜図１１に示した例と同一であり、図１７に示すように、ヒートシンク１１の各フィン１１ｂ間に導流体１２の導流板１２ｂが設けられている。２つの冷却装置１００Ａ、１００Ｂは、それぞれのヒートシンク１１を突き合わせた状態で配置され、したがって、導流体１２は外側となるよう配置されている。ファン２０を回転させると、図１７に矢印で示したように密閉空間内の空気は第１の冷却装置１００Ａを通して循環し、外気に連通した側では吸気口３１３から吸入された空気が第２の冷却装置１００Ｂを通して排気口３１２から排出される。
【００３１】
また、ペルチェ素子１５０に通電することにより、第１の冷却装置１００Ａのヒートシンク１１を冷却し、これにより発生する熱を第２の冷却装置１００Ｂのヒートシンクに伝える。したがって、プロジェクター本体３３０により熱せられた密閉空間内の空気は、第１の冷却装置１００Ａにより冷却され、第１の冷却装置１００Ａにより奪われた熱は、ペルチェ素子１５０を介して第２の冷却装置１００Ｂにより外気に発散され、密閉空間内の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００３２】
さらに、第１、第２の冷却装置１００Ａ、１００Ｂのダクトを通る空気は、中間部でペルチェ素子１５０が設けられた側に集められ、この部分で空気の流速が最大となるため、中間部で最も多くの熱が奪われる。したがって、この部分にペルチェ素子１５０を挟むことにより、効率のよい熱交換が可能となる。プロジェクターは一般にスポーツパブ、学校、コンサート会場、会議室等の室内の天井付近で温度が高い位置に設置されるため、外気を送るのみでは冷却が不十分となる場合もあるが、上記のようにペルチェ素子を挟んで２つの冷却装置を並列して使用することにより、ケース３１０内のプロジェクター本体３３０が設けられた空間を外気温以下に冷却することも可能となる。
【００３３】
また、図１４〜１７の構成では、外気はプロジェクター本体３３０側には入り込まないため、埃、煙、オイルミスト、水分、汚染された雰囲気内でもプロジェクター本体３３０に影響を与えずに使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の冷却装置は、発熱体を含む装置に対して広く適用することができ、プロジェクターやコンピュータの他、音響、映像機器、プリンター等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる冷却装置を発熱体に適用した状態を示す平面図である。
【図２】図１に示す冷却装置の正面図である。
【図３】図２を図中左側から見た側面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図１のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図１のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図１のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】図１のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図１のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】図１のX-X線に沿う断面図である。
【図１１】図１のXI-XI線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる冷却装置を適用したコンピュータのケース内部を示す斜視図である。
【図１３】図１２のコンピュータの横断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態にかかる冷却システムを適用したプロジェクターの外観を示す斜視図である。
【図１５】図１４のプロジェクターのケース内部を示す斜視図である。
【図１６】図１４のプロジェクターのケース内部を示す平面図である。
【図１７】図１４のプロジェクターの断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  冷却装置
１  発熱体
１０  ダクト
１１  ヒートシンク
１１ｂ  フィン
１２  導流体
１２ｂ  導流板
２０  ファン
１５０  ペルチェ素子
２００  コンピュータ
２２１  ＣＰＵ
２２３  ヒートパイプ
３００  プロジェクター
３３０  プロジェクター本体
【図１】
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【図２】
2007025097.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007025097.tif 000016
【図１５】
2007025097.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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